가장 일반적이지만 화학 배터리가 에너지를 저장하는 유일한 방법은 아닙니다. 끊임없이 연구되고 개선되고 있는 또 다른 장치는 슈퍼커패시터입니다. 슈퍼커패시터는 화학 에너지가 아닌 정전기로 전기를 저장합니다. 에너지 용량 면에서 배터리와 비교할 수는 없지만, 에너지 효율이 높은 미래에서 자리를 잡을 수 있는 분명한 장점이 있습니다.
슈퍼 커패시터의 작동 원리
슈퍼 커패시터는 일반적으로 전해질에 담근 탄소, 종이 또는 플라스틱으로 만든 얇고 다공성인 절연체로 분리된 두 개의 금속 전극판으로 구성됩니다.
전하가 가해지면 전해질의 이온은 반대 극성을 가진 플레이트 쪽으로 이동합니다. 이 움직임에 의해 전기장이 생성되고, 이온과 전극 사이의 강렬한 전기장에 에너지가 저장되어 이온을 서로 붙잡아 두게 됩니다. 방전 중에는 전자가 회로 부하 쪽으로 이동하여 플레이트에서 이온을 방출합니다.
슈퍼커패시터와 배터리의 차이점은 무엇인가요?
슈퍼커패시터와 배터리 모두 에너지를 저장하지만, 슈퍼커패시터와 배터리는 매우 다릅니다. 슈퍼커패시터의 에너지 밀도는 최신 리튬 이온 배터리의 100~265Wh/kg에 비해 1~30Wh/kg 정도에 불과합니다.
반대로 슈퍼커패시터는 전력 밀도 면에서 배터리를 크게 능가합니다. 슈퍼커패시터는 에너지를 방출하기 위해 화학 반응에 의존하지 않기 때문에 단시간에 많은 양의 에너지를 방출할 수 있습니다. 슈퍼 커패시터의 비전력은 최대 10,000W/kg에 달하지만 일반 리튬 이온 배터리의 비전력은 약 1,000~3,000W/kg입니다.
이는 또한 매우 빠르게 충전할 수 있다는 의미이기도 합니다. 슈퍼 커패시터의 평균 충전 시간은 1~10초인 반면, 배터리는 10분에서 최대 1시간 동안 충전해야 완전 충전에 도달할 수 있습니다.
슈퍼커패시터는 에너지 방출 과정을 통해 재료가 열화되지 않기 때문에 수명이 훨씬 더 길어집니다. 배터리의 경우 화학 반응으로 인해 결국 재료가 마모되어 용량이 손실됩니다.
슈퍼 커패시터 애플리케이션
배터리에 비해 이러한 모든 장점에도 불구하고 슈퍼 커패시터의 가장 큰 걸림돌은 에너지 용량입니다. 그럼에도 불구하고 장기간 보관할 필요 없이 빠르게 충전 및 방전해야 하는 고전력 애플리케이션에 매우 적합합니다.
슈퍼커패시터를 사용하는 일부 소형 장치에는 카메라 플래시와 소형 전기 도구가 있습니다. 이러한 장치는 일정한 전기 흐름이 아니라 빠른 에너지 폭발이 필요하기 때문에 슈퍼 커패시터는 이러한 경우에 적합합니다.
에너지 밀도가 높지는 않지만 슈퍼 커패시터는 특정 유형의 전기 운송에 사용됩니다. 중국에서는 일부 전기 상하이의 버스는 슈퍼커패시터로 운행됩니다., 승객이 하차하고 탑승하는 동안 정류장에서 충전할 수 있습니다. 단 몇 초 만에 충전할 수 있기 때문에 버스는 충전이 부족할 걱정 없이 하루 종일 계속 운행할 수 있습니다. 유럽 여러 곳의 일부 트램과 경전철도 같은 원리를 활용하고 있습니다.
전기 자동차에서 슈퍼 커패시터는 회생 제동 시스템에 사용되어 에너지를 빠르게 흡수하고 방출할 수 있습니다. 이러한 방식으로 슈퍼 커패시터는 특히 급격한 전력이 필요한 가속 중에 배터리가 자동차에 전력을 공급할 수 있도록 지원합니다.
에너지 저장의 미래에서 또 다른 중요한 분야인 그리드 애플리케이션에서 슈퍼커패시터는 배터리와 결합하여 에너지 수요가 갑자기 급증할 때 전력 공백을 메울 수 있습니다. 슈퍼 커패시터는 그리드와 부하 사이의 완충 역할을 하여 갑작스러운 수요 급증 시 에너지를 신속하게 방출하여 에너지 흐름의 중단과 그리드의 부담을 제한할 수 있습니다.
슈퍼 커패시터 테스트
슈퍼 커패시터의 많은 장점으로 인해 에너지 저장에 슈퍼 커패시터가 어떤 역할을 할 수 있는지 알아보는 것은 중요한 부분입니다. Arbin은 고품질 슈퍼 커패시터 테스트 장비 연구 및 개발 목적으로 사용됩니다. 다른 모든 장비와 마찬가지로 슈퍼 커패시터 테스트 시스템은 실제 시뮬레이션 충전/방전 주기를 지원합니다. 최대 800V까지 셀, 모듈 및 팩 테스트에 사용할 수 있습니다.
